УДК 615.82

Механотерапия: роль в восстановлении мышц и физической реабилитации

Одах Абдуллах Мансур Али – студент кафедры Факультетской терапии с курсом медицинской реабилитации Медицинского института Национального исследовательского Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарёва.

Аль-Катта Кайд Халид Кайд – студент кафедры Факультетской терапии с курсом медицинской реабилитации Медицинского института Национального исследовательского Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарёва.

Сергутова Наталья Петровна – кандидат медицинских наук, преподаватель кафедры Факультетской терапии с курсом медицинской реабилитации Медицинского института Национального исследовательского Мордовского государственного университета имени

Аннотация: Спортивная медицина – область медицины, занимающаяся физическим здоровьем атлетов и спортсменов. В последние годы в спортивной медицине все большее значение приобретает механотерапия, то есть методы лечения, основанные на механическом воздействии на ткани тела. Механотерапия может использоваться для восстановления мышц и физической реабилитации после травм, а также для повышения производительности и выносливости.

Механотерапия дает хорошие результаты в лечении травм мышц и связок, таких как растяжения, разрывы и другие повреждения, которые могут стать причиной длительного перерыва в тренировках и соревнованиях. Механотерапия также полезна для восстановления мышц после операций и других медицинских процедур, когда требуется укрепление мышц или тканей, чтобы вернуться к нормальному уровню физической активности.

Авторы рассматривают основные принципы механотерапии и методы ее реализации, описывают механизмы воздействия на мышечные ткани и результаты клинических исследований в данной области. В статье также предлагаются рекомендации по применению механотерапии в качестве одного из ключевых методов физической реабилитации.

Ключевые слова: механотерапия, спортивная медицина, восстановление мышц, физическая реабилитация, профилактика повреждений.

Организм человека постоянно подвергается воздействию механических сил, которые непосредственно влияют на клеточные функции. Влияние силы тяжести на отложение минералов в костях и напряжения сдвига на образование атеросклеротических бляшек в кровеносных сосудах – вот лишь два примера. Пространственные и временные реакции на механические силы в настоящее время являются растущей областью медицинских исследований. Особый интерес представляет то, как эти механические силы могут быть преобразованы, чтобы способствовать заживлению или гомеостазу тканей или обратить развитие патогенных процессов.

В настоящее время понятие «механотерапия» используется для обозначения физической терапии, а именно терапии посредством упражнений для травмированных тканей опорно-двигательного аппарата. Основной целью этих вспомогательных методов лечения является реабилитация после восстановления пациента после травмы или операции. Эти виды терапии редко используются в качестве терапевтических вмешательств при конкретных заболеваниях. В 2009 году этот термин был расширен для обозначения использования механотрансдукции для стимуляции восстановления и ремоделирования тканей [6]. Типичными примерами классической физической терапии являются массаж и ортопедическая реабилитация, которые направлены на облегчение симптомов или восстановление функций до уровня, предшествовавшего инвалидности/операции, с помощью или без помощи специального оборудования или устройств. Таким образом, механотерапия – это активное механическое вмешательство, направленное на преобразование потенциально деструктивных механических воздействий в конструктивные и направленное на нормальную механоадаптацию для содействия восстановлению мышц и организма в целом.

Регенерация в ответ на травму требует повторения определенных событий, происходящих во время эмбрионального и фетального развития, а также благоприятной клеточной среды, чтобы поврежденные участки были заменены здоровой тканью, имеющей точно такой же состав, структуру и функциональные способности, как и неповрежденная родная ткань. К сожалению, большинство костно-мышечных тканей у взрослых людей не обладают способностью к регенерации, а травма приводит к восстановительной реакции, в результате которой откладывается волокнистая соединительная ткань, образуя рубец с неполноценными механическими, физиологическими и функциональными свойствами.

Механотрансдукция – это процесс, когда организм превращает механическое воздействие в клеточные реакции, которые вызывают структурные изменения. Примером механотрансдукции может служить адаптация кости к физической нагрузке, которая приводит к увеличению ее размера и прочности [3].

Механотрансдукцию классифицируют на три основных этапа: механосвязь [15], межклеточные контакты [14] и эффекторный ответ [1]. Данные этапы можно представить в виде тканевой «фабрики», где механический триггер является катализатором, связь по всей ткани распространяет сообщение о нагрузке, а клеточный ответ – это ответная реакция на клеточном уровне, где необходимые материалы собираются и производятся в необходимом соотношении. Коммуникация на каждом этапе происходит с помощью клеточной сигнализации – сети белков-переносчиков, ионных каналов и липидов.

Механотрансдукция представляет собой преобразование механических сигналов в биохимические процессы внутри клетки. Молекулярные механизмы процесса остаются малоизученными. Существуют несколько кандидатов на роль клеточных тензодатчиков: ионные каналы, активируемые растяжением; сайты фосфорилирования; кавеолы; клеточные молекулы адгезии, такие как интегрины и кадгерины; белки, которые связывают эти молекулы с цитоскелетом (винкулин, талин), сигнальные белки (фокальная киназа адгезии); адаптерные белки (p130Cas); цитоскелет; ядро клетки [4; 16].

Для разработки и развития механотерапии необходимо интегрировать ряд дисциплин. Эти дисциплины включают механотрансдукцию, которая позволяет выяснить процессы, посредством которых физические силы воспринимаются, передаются, а затем преобразуются во внутриклеточную биохимию и экспрессию генов [5]. Они также включают биоинформатику: исследования показали, что благодаря сочетанию информатики и информационных технологий можно точно моделировать механореакцию. Еще одной важной дисциплиной является тканевая инженерия и регенеративная медицина: достижения в этой области позволили создать механически жизнеспособные и функционально активные продукты, которые позволяют приостановить развитие патофизиологических процессов [13].

Методы механотерапии можно классифицировать различными способами: по механике воздействия, по тканям, на которые направлено воздействие, или по уровню механоинтервенции. Наиболее успешные на сегодняшний день виды механотерапии – микродеформация, ударно-волновая терапия и терапия расширения тканей [2; 7].

Механотерапия на тканевом уровне в основном направлена на улучшение заживления ран и включает микродеформационную терапию ран (MDWT), ударно-волновую терапию, расширение мягких тканей, дистракционный остеогенез. Другие процедуры, формирующие механобиологию на тканевом уровне, включают гипербарический кислород (HBO2), стратегии защиты легких и сердечной разгрузки. MDWT, также называемая вакуум-ассистированным закрытием (VAC) или терапией ран отрицательным давлением (NPWT), включает применение вакуума к раневой поверхности путем заполнения раны пористой полиуретановой губкой и последующего закрытия раны окклюзионной повязкой, подключенной к вакууму [11]. Подход эффективен для лечения острых, а также хронических, открытых, масштабных и загрязненных ран. Действие в основном обусловлено удалением внеклеточной жидкости, стабилизацией раневой среды, созданием контрактуры раны или макродеформации, а также индуцированием микродеформации. Метод также регулирует неоваскуляризацию, воспаление и уровень клеточной энергии. Биомеханически обусловленная неоваскуляризация, вызванная MDWT, со временем способствует ангиогенезу [12].

Ударные волны, которые обычно используются в экстракорпоральной ударно-волновой терапии (ESWT), представляют собой двухфазные высокоэнергетические акустические волны, которые могут генерироваться электрогидравлическими, электромагнитными или пьезоэлектрическими технологиями. ESWT – это метод литотрипсии, потенциал которого в отношении заживления ран в настоящее время активно изучается. Имеются доказательства того, что он уменьшает размер раны, ускоряет реэпителизацию, улучшает перфузию крови, уменьшает боль и снижает некроз [9; 10]. То, что ударно-волновая терапия, вероятно, вызывает механотрансдукцию и иммуномодуляцию при заживлении ран, определяет ее дальнейшее развитие.

Техника расширения мягких тканей – это процедура, которая систематически растягивает кожу контролируемым механическим способом для создания дополнительной кожи эндогенным путем. Она может быть выполнена инвазивным или неинвазивным способом. Вновь созданная кожа может быть использована в пластической хирургии для закрытия дефектов кожи или реконструкции органов [8].

Таким образом, механотерапия является эффективным методом восстановления мышц и физической реабилитации. Она основана на использовании механических сил для активации процессов регенерации тканей. Механотерапия позволяет ускорить процесс заживления травм и укрепления мышечного корсета, а также улучшить функциональные характеристики организма.

Список литературы

  1. Cheema U, Brown R, Mudera V, et al. Mechanical signals and IGF-I gene splicing in vitro in relation to development of skeletal muscle. J Cell Physiol 2005;202:67–75.
  2. D'Agostino, M. C., Craig, K., Tibalt, E., & Respizzi, S. (2015). Shock wave as biological therapeutic tool: From mechanical stimulation to recovery and healing, through mechanotransduction. International journal of surgery, 24, 147-153.
  3. Duncan RL, Turner CH. Mechanotransduction and the functional response of bone to mechanical strain. Calcif Tissue Int 1995;57:344–58.
  4. Gortazar A.R., Martin-Millan M., Bravo B., Plotkin L.I., Bellido T. Crosstalk between caveolin-1/extracellular signal-regulated kinase (ERK) and β-catenin survival pathways in osteocyte mechanotransduction. J Biol Chem 2013; 288(12): 8168–8175
  5. Ingber, D.E. (2003) Mechanobiology and diseases of mechanotransduction. Med. 35, 564–577
  6. Khan, K.M. and Scott, A. (2009) Mechanotherapy: how physical therapists’ prescription of exercise promotes tissue repair. J. Sports Med. 43, 247–252
  7. Kim, K. B., Doyle, R. E., Araújo, E. A., Behrents, R. G., Oliver, D. R., & Thiesen, G. (2019). Long-term stability of maxillary and mandibular arch dimensions when using rapid palatal expansion and edgewise mechanotherapy in growing patients. The Korean Journal of Orthodontics, 49(2), 89-96.
  8. Manders, E. K., Schenden, M. J., Furrey, J. A., Hetzler, P. T., Davis, T. S., & Graham III, W. P. (1984). Soft-tissue expansion: concepts and complications. Plastic and Reconstructive Surgery, 74(4), 493-507.
  9. Ottomann, C. et al. (2012) Prospective randomized phase II trial of accelerated reepithelialization of superficial second-degree burn wounds using extracorporeal shock wave therapy. Surg. 255, 23–29
  10. Reichenberger, M.A. et al. (2009) Preoperative shock wave therapy reduces ischemic necrosis in an epigastric skin flap model. Plast. Surg. 63, 682–684
  11. Saxena, V. et al. (2007) A set of genes previously implicated in the hypoxia response might be an important modulator in the rat ear tissue response to mechanical stretch. BMC Genomics 8, 430
  12. Scherer, S.S. et al. (2008) The mechanism of action of the vacuumassisted closure device. Reconstr. Surg. 122, 786–797
  13. Seo, B. R., Payne, C. J., McNamara, S. L., Freedman, B. R., Kwee, B. J., Nam, S., ... & Mooney, D. J. (2021). Skeletal muscle regeneration with robotic actuation–mediated clearance of neutrophils. Science translational medicine, 13(614), eabe8868.
  14. Torday, J. S., & Rehan, V. K. (2012). Evolutionary biology: cell-cell communication, and complex disease. John Wiley & Sons.
  15. Wall ME, Banes AJ. Early responses to mechanical load in tendon: Role for calcium signaling, gap junctions and intercellular communication. J Musculoskeletal Neuronal Interact 2005;5:70–84.
  16. Zhang H., Labouesse M. Signalling through mechanical inputs: a coordinated process. J Cell Sci 2012; 125(Pt  13): 3039–3049.

Интересная статья? Поделись ей с другими: